金属抛光机机械加工过程中产生的振动是一种十分有害的现象,主要表现在以下几个方面:
1)刀具相对于工件加工表面的振动会使加工表面产生振痕,严重影响被加工零件的使用性能。
2)刀具相对工件振动时,切屑截面、切削角度、切削力等均将随之发生周期性的变化工艺系统的各个组成环节将承受动态载荷的作用,刀具易于磨损,严重时将产生崩刃;机床连接特性会受到破坏,严重时甚至使切削加工无法继续进行
3)切削过程中发生的高频振动,有时还会伴随产生一种刺耳的尖叫声,造成噪声污染
4)为了避免发生振动或减小振动,有时不得不降低切削用量,致使机床、刀具的工作性能得不到充分发挥,限制了机械加工生产率的提高
机械加工过程中产生的振动,可分为受迫振动和自激振动两大类。
机被加工过程中受迫振动发生、发展的规律与一般机械中的受迫振动完全一样,受迫振动的频率与干扰力的频率相同或是它的倍数;受迫振动的幅值与干扰力的幅值有关,又与工艺系统的动态特性有关。
解决受迫振动问题的关键是要找到产生受迫振动的干扰力源。受迫振动的干扰力源有来自金属抛光机机床内部的称为机内振源,也有来自机床外部的称为机外振源。
机外振源很多,但它们都是通过机床地基传给机床的,可通过加设隔振垫隔振,如图1234所示,机床1用地脚螺钉装夹在基础2上,基础2则通过弹性元件3支承在地基4上,在隔振参数选适当的条件下,机外振源便可被隔离。
金属抛光机机内振源主要有
1)机床高速旋转件的不平衡,如电动机转子、轴、齿轮等。
2)机床传动机构的缺陷,如齿轮、滚动轴承等。
3)液压传动装置,主要来自液压系统流量或压力的波动。
4)切削过程中的冲击。
5)往复运动部件的惯性力,即其在改变方向时产生的惯性冲击与受迫振动相比,自激振动(也称颤振)具有以下特征:
1)机械加工中的自激振动是在没有周期性外力(相对于切削过程而言)干扰下所产生的振动。在机床加工系统产生自激振动之前,必须有一个受迫振动作先导,但当自激振动产生以后,即使将上述受迫振动去除,机床加工系统的自激振动仍将维持下去,其能量是由机床电动机通过切削过程传递过来的。
2)自激振动的频率接近于机床加工系统薄弱环节的固有频率,即取决于机械加工系统的固有特性
3)自由振动受阻尼作用将迅速衰减为零,而自激振动却不因机床有阻尼而迅速衰减为零。自激振动的振幅变化与每一振动周期中振动系统所获得的能量与所消耗的能量的比有关机械加工中,自激振动的发生、发展规律与机被加工过程本身有着十分重要的联系。自激振动产生的机理目前比较公认的学说有再生原理、振动耦合原理和负摩擦原理。另外,对切削力滞后原理和刀具工作角度变动原理的认同度也较高。根据激振机理的不同,产生的自激振动也相应不同,其中尤以再生型颤振在实际中应用***多,对其研究也***为成熟。
由前面的分析可知,机械加工中产生的振动可分为受迫振动和自激振动,自激振动又有不同类型,因此必须了解各种振动的特征,正确诊断振动的类型,才能对现场生产中的振动问题进行深人研究。受迫振动的频率与外界干扰力的频率相同或是它的整数倍;自激振动的频率接近于机床加工系统某一主振模态的固有频率;混合型颤振是在受迫振动诱发下产生的,它的特征是振动频率与外界干扰频率相同或是它的整数倍,且此振动频率还接近于机床加工系统某主振模态的固有频率。因此,在判定振动类型以前,应查明机床加工系统的外界干扰力源以及机被加工系统的主振模态。一般地,机被加工振动的诊断程序是：
1)做切削试验,拾取机床加工过程的振动响应信号
2)进行谱分析处理,找出机床加工振动的各频率成分
3)做环境试验,查找机外振源
4)做空运转试验,查找机内振源。
5)儆激振试验,查找机床加工系统的主模态。
